【步步高】2020年高考物理大一輪 第三章 專題4 牛頓運動定律的應用(二) 新人教版必修1

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1、專題4牛頓運動定律的應用(二) 導學目標 1.掌握動力學中的圖象問題的分析方法.2.掌握整體法與隔離法在連接問題中的應用方法考點一動力學中的圖象問題考點解讀在牛頓運動定律中有這樣一類問題：題目告訴的已知條件是物體在一過程中所受的某個力隨時間的變化圖線，要求分析物體的運動情況；或者已知物體在一過程中速度、加速度隨時間的變化圖線，要求分析物體的受力情況，我們把這兩種問題稱為牛頓運動定律中的圖象問題這類問題的實質(zhì)仍然是力與運動的關系問題，求解這類問題的關鍵是理解圖象的物理意義，理解圖象的軸、點、線、截、斜、面六大功能典例剖析例1如圖1甲所示，水平地面上輕彈簧左端固定，右端通過滑塊壓縮0.4 m鎖定t

2、0時解除鎖定釋放滑塊計算機通過滑塊上的速度傳感器描繪出滑塊的速度圖象如圖乙所示，其中Oab段為曲線，bc段為直線，傾斜直線Od是t0時的速度圖線的切線，已知滑塊質(zhì)量m2.0 kg，取g10 m/s2.求：圖1(1)滑塊與地面間的動摩擦因數(shù)；(2)彈簧的勁度系數(shù)方法突破數(shù)圖結(jié)合解決物理問題物理公式與物理圖象的結(jié)合是中學物理的重要題型，也是近年高考的熱點，特別是vt圖象在考題中出現(xiàn)率極高對于已知圖象求解相關物理量的問題，往往是結(jié)合物理過程從分析圖象的橫、縱軸所對應的物理量的函數(shù)入手，分析圖線的斜率、截距所代表的物理意義得出所求結(jié)果解決這類問題的核心是分析圖象，我們應特別關注vt圖中的斜率(加速度)

3、和力的圖線與運動的對應關系跟蹤訓練1固定光滑細桿與地面成一定傾角，在桿上套有一個光滑小環(huán)，小環(huán)在沿桿方向的推力F作用下向上運動，推力F與小環(huán)速度v隨時間變化規(guī)律如圖2所示，取重力加速度g10 m/s2.求：圖2(1)小環(huán)的質(zhì)量m；(2)細桿與地面間的傾角.考點二多過程問題考點解讀很多動力學問題中涉及物體兩個或多個連續(xù)的運動過程，在物體不同的運動階段，物體的運動情況和受力情況都發(fā)生了變化，我們把這類動力學問題稱為牛頓運動定律中的多過程問題有些題目中這些過程是彼此獨立的，也有的題目中相鄰的過程之間也可能存在一些聯(lián)系，解決這類問題時，既要將每個子過程獨立分析清楚，又要關注它們之間的聯(lián)系多過程問題可根

4、據(jù)涉及物體的多少分為單體多過程問題和多體多過程問題典例剖析圖3例2 中央電視臺近期推出了一個游戲節(jié)目推礦泉 水瓶選手們從起點開始用力推瓶一段時間后，放手 讓瓶向前滑動，若瓶最后停在桌上有效區(qū)域內(nèi)，視為成功；若瓶最后不停在有效區(qū)域內(nèi)或在滑行過程中倒下均視為失敗其簡化模型如圖3所示，AC是長度為L15 m的水平桌面，選手們可將瓶子放在A點，從A點開始用一恒定不變的水平推力推瓶，BC為有效區(qū)域已知BC長度為L21 m，瓶子質(zhì)量為m0.5 kg，瓶子與桌面間的動摩擦因數(shù)0.4.某選手作用在瓶子上的水平推力F20 N，瓶子沿AC做直線運動，(g取10 m/s2)假設瓶子可視為質(zhì)點，那么該選手要想游戲獲得

5、成功，試問：(1)推力作用在瓶子上的時間最長不得超過多少？(2)推力作用在瓶子上的距離最小為多少？方法突破求解多過程問題，要能夠?qū)⒍噙^程分解為多個子過程，在每一個子過程中，對物體進行正確的受力分析，正確求解加速度和找到連接各階段運動的物理量(速度)是關鍵，做出物體整個運動過程的運動示意圖，可使問題的分析與求解較為直觀跟蹤訓練2有一種大型游戲機叫“跳樓機”，參加游戲的游客被安全帶固定在座椅上，由電動機將座椅沿光滑的豎直軌道提升到離地面40 m高處，然后由靜止釋放可以認為座椅沿軌道做自由落體運動，2 s后，開始受到恒定阻力而立即做勻減速運動，且下落到離地面4 m高處時速度剛好減小到零然后再讓座椅以

6、相當緩慢的速度穩(wěn)穩(wěn)下落，將游客送回地面(取g10 m/s2)問：(1)座椅在自由下落結(jié)束時刻的速度是多大？(2)座椅在勻減速階段的時間是多少？(3)在勻減速階段，座椅對游客的作用力大小是游客體重的多少倍？考點三滑塊木板模型考點解讀滑塊木板模型作為力學的基本模型經(jīng)常出現(xiàn)，是對直線運動和牛頓運動定律有關知識的綜合應用著重考查學生分析問題、運用知識的能力，這類問題的分析有利于培養(yǎng)學生對物理情景的想象能力，為后面牛頓運動定律與能量知識的綜合應用打下良好的基礎典例剖析例3某電視臺娛樂節(jié)目在游樂園舉行家庭搬運磚塊比賽活動比賽規(guī)則是：如圖4甲所示向滑動行駛的小車上搬放磚塊，且每次只能將一塊磚無初速度(相對地

7、面)地放到車上，車停止時立即停止搬放，以車上磚塊多少決定勝負已知每塊磚的質(zhì)量m0.8 kg，小車的上表面光滑且足夠長，比賽過程中車始終受到恒定牽引力F20 N的作用，未放磚塊時車以v03 m/s的速度勻速前進獲得冠軍的家庭上場比賽時每隔T0.8 s搬放一塊磚，從放上第一塊磚開始計時，圖中僅畫出了00.8 s內(nèi)車運動的vt圖象，如圖乙所示，g取10 m/s2.求：圖4(1)小車的質(zhì)量及車與地面間的動摩擦因數(shù)；(2)車停止時，車上放有多少塊磚方法突破求解時應先仔細審題，清楚題目的含義，分析清楚每一個物體的受力情況、運動情況因題目所給的情境中至少涉及兩個物體、多個運動過程，并且物體間還存在相對運動，

8、所以應準確求出各物體在各運動過程中的加速度(注意兩過程的連接處加速度可能突變)，找出物體之間的位移(路程)關系或速度關系是解題的突破口求解中更應注意聯(lián)系兩個過程的紐帶，每一個過程的末速度是下一個過程的初速度圖5跟蹤訓練3如圖5所示，在光滑的水平面上停放著小車B，車上左端有一小物體A，A和B之間的接觸面前一段光滑，后一段粗糙， 且后一段的動摩擦因數(shù)0.4，小車長L2 m，A的質(zhì)量mA1 kg，B的質(zhì)量mB4 kg.現(xiàn)用12 N的水平力F向左拉動小車，當A到達B的最右端時，兩者速度恰好相等，求A和B間光滑部分的長度(g取10 m/s2)8.整體法與隔離法在動力學中的應用圖6例4如圖6所示，一輛汽車

9、A拉著裝有集裝箱的拖車B，以速度v130 m/s進入向下傾斜的直車道車道每100 m 下降2 m為了使汽車速度在x200 m的距離內(nèi)減到v210 m/s，駕駛員必須剎車假定剎車時地面的摩擦阻力是恒力，且該力的70%作用于拖車B,30%作用于汽車A.已知A的質(zhì)量m12 000 kg，B的質(zhì)量m26 000 kg.求汽車與拖車的連接處沿運動方向的相互作用力(重力加速度g取10 m/s2)方法提煉在物理問題中，當所研究的問題涉及連接體時，若不要求知道各個運動物體之間的相互作用力，并且各個物體具有大小和方向都相同的加速度，就可把它們看成一個整體，分析外力和運動情況，應用牛頓第二定律求出加速度(或其他未

10、知量)；若需要知道物體間的相互作用力，就需要把物體從系統(tǒng)中隔離出來，分析物體的受力情況和運動情況，并分別應用牛頓第二定律列出方程，隔離法和整體法配合交替使用，常能更有效地解決有關連接體問題跟蹤訓練4一根不可伸縮的輕繩跨過輕質(zhì)的定滑輪，一端掛一吊椅，另 一端被坐在吊椅上的運動員拉住，如圖7所示設運動員的質(zhì)量為65 kg，吊椅的質(zhì)量為15 kg，不計定滑輪與繩子間的摩擦，重力加速度取g10m/s2.當運動員與吊椅一起正以加速度a1 m/s2上升時，試求：圖7(1)運動員豎直向下拉繩的力；(2)運動員對吊椅的壓力A組圖象問題1如圖8甲所示，傾角為30的足夠長的光滑斜面上，有一質(zhì)量m0.8 kg的物體

11、受到平行斜面向上的力F作用，其大小F隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，t0時刻物體的速度為零，重力加速度g10 m/s2.下列說法中正確的是()圖8A01 s時間內(nèi)物體的加速度最大B第2 s末物體的速度不為零C23 s時間內(nèi)物體向下做勻加速直線運動D第3 s末物體回到了原來的出發(fā)點B組多過程問題圖92如圖9所示為一足夠長斜面，其傾角為37，一質(zhì)量m10 kg物體，在斜面底部受到一個沿斜面向上的F100 N的力作用由靜止開始運動，物體在2 s內(nèi)位移為4 m,2 s末撤去力F，(sin 370.6，cos 370.8，g10 m/s2)求：(1)物體與斜面間的動摩擦因數(shù)；(2)從撤掉力F開始1.5 s

12、末物體的速度v；(3)從靜止開始3.5 s內(nèi)物體的位移和路程C組滑塊木板模型圖103.如圖10所示，車廂B底面放一個物體A，已知它們的質(zhì)量mA20 kg，mB30 kg，在水平力F120 N作用下，B由靜止開始運動，2 s內(nèi)移動5 m，假設車廂足夠長，不計地面與B間的摩擦，求在這段 時間內(nèi)A在B內(nèi)移動的距離D組連接體問題圖114. 如圖11所示，質(zhì)量為mA、mB的兩個物體A和B，用跨過定滑 輪的細繩相連用力把B壓在水平桌面上，使A離地面的高度 為H，且桌面上方細繩與桌面平行現(xiàn)撤去壓B的外力，使A、B從靜止開始運動，A著地后不反彈，在運動過程中B始終碰不到滑輪B與水平桌面間的動摩擦因數(shù)為，不計滑

13、輪與軸間、繩子的摩擦，不計空氣阻力及細繩課時規(guī)范訓練(限時：60分鐘)一、選擇題圖11物體A、B都靜止在同一水平面上，它們的質(zhì)量分別為MA、MB，與水平面間的動摩擦因數(shù)分別為A、B，平行于水平面的拉力F分別拉物體A、B，測得加速度a與拉力F的關系圖象如圖1中A、B所示，則()AAB BAMB DMAFb，則a對b的作用力 ()A必為推力B必為拉力C可能為推力，也可能為拉力D不可能為零圖88如圖8所示，質(zhì)量為m的物體用細繩拴住放在水平粗糙傳送帶 上，物體到傳送帶左端的距離為L，穩(wěn)定時繩與水平方向的夾角為，當傳送帶分別以v1、v2的速度做逆時針轉(zhuǎn)動時(v1v2)，繩中的拉力分別為F1、F2；若剪斷

14、細繩時，物體到達左端的時間分別為t1、t2，則下列說法正確的是 ()AF1F2 BF1F2Ct1一定大于t2 Dt1可能等于t29如圖9所示，質(zhì)量為m的球置于斜面上，被一豎直擋板擋住現(xiàn)用一個力F拉斜面，使斜面在水平面上做加速度為a的勻加速 直線運動，忽略一切摩擦，以下說法正確的是 ()圖9A若加速度足夠小，豎直擋板對球的彈力可能為零B若加速度足夠大，斜面對球的彈力可能為零C斜面和擋板對球的彈力的合力等于maD若F增大，斜面對球的彈力仍然保持不變二、非選擇題圖1010如圖10所示，有一長度x1 m，質(zhì)量M10 kg的平板小車，靜止在光滑的水平面上，在小車一端放置一質(zhì)量m4 kg的小 物塊，物塊與

15、小車間的動摩擦因數(shù)0.25，要使物塊在2 s末 運動到小車的另一端，那么作用在物塊上的水平力F是多少？11如圖11甲所示，表演“頂桿”雜技時，一人站在地上(稱為“底人”)，肩上豎直扛著一個質(zhì)量為m5 kg的竹竿，一個質(zhì)量為M40 kg的演員(可視為質(zhì)點)在竿頂端從靜止開始先勻加速再勻減速下滑，滑到竿底端時速度正好為零為了研究該雜技的力學性質(zhì)，研究人員在竿底部和“底人”肩膀之間安裝一個力傳感器，演員從竿頂端下滑的整個過程中，竿對傳感器豎直向下壓力大小隨時間變化的關系如圖乙所示根據(jù)題中所給條件和圖象中有關信息，重力加速度大小為g10 m/s2.求：圖11(1)演員在竿上勻加速下滑和勻減速下滑的過程

16、中，竿受到的摩擦力大??；(2)竿的長度滑輪的質(zhì)量求：(1)A下落過程的加速度；(2)B在桌面上運動的位移復習講義課堂探究例1(1)0.5(2)175 N/m跟蹤訓練1(1)1 kg(2)30例2(1) s(2)0.4 m跟蹤訓練2(1)20 m/s(2)1.6 s(3)2.25例3(1)8 kg0.25(2)5塊跟蹤訓練30.8 m例4880 N跟蹤訓練4(1)440 N，方向豎直向下(2)275 N，方向豎直向下分組訓練1C2(1)0.25(2)4 m/s(3)3 m，方向向上7 m30.5 m4(1)(2)課時規(guī)范訓練1AD2A3C4AB5D6C7C8BD9D1016 N11(1)240 N480 N(2)6 m